Set of sensors for evaluation of footpath parameters with a central node for sensor data collection with microcontroller and GNSS module
The result's identifiers
Result code in IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F62690094%3A18450%2F21%3A50018934" target="_blank" >RIV/62690094:18450/21:50018934 - isvavai.cz</a>
Result on the web
—
DOI - Digital Object Identifier
—
Alternative languages
Result language
čeština
Original language name
Sestava senzorů pro hodnocení parametrů pěší cesty s centrálním uzlem pro sběr senzorických dat s mikrokontrolérem a GNSS modul
Original language description
Senzorický systém byl iteračně vyvíjen do současné podoby prototypu. Obsahuje snímač teploty na bázi NTC, snímač osvětlení, víceosé akcelerometry a gyroskopy typu MEMS, senzor barometrického tlaku, snímač teploty a vlhkosti, sensor Fusion, který disponuje dalším 3osým gyroskopem a 3osým akcelerometrem na stejném křemíkovém jádru spolu s integrovaným Digitálním Pohybovým Procesorem (DMP). Součástí je napájecí zdroj typu DCDC BUCK s technologií Sunchronous Rectifier pro omezení převodních ztrát a zvýšení účinnosti a prodloužení chodu na baterie. Samozřejmostí jsou ochrana proti přepólování, zkratu a přepětí. Součástí zdroje je také ochrana proti ESD a BURST výbojům. Detaily jsou na následujících obrázcích. Přídavné zařízení se k centrálnímu uzlu připojuje pomocí komunikačního rozhraní SPI pro oboustranné předávání dat. Přídavné zařízení obsahuje vstupní ochranu na napájecí větvi, zejména proti přílišnému vybití akumulátoru, proti přepólování a proti zkratu, DCDC spínaný zdroj typu BUCK, který z napájecího napětí tvoří napájecí napětí pro mikroprocesor a všechny moduly. Dále zařízení obsahuje také GNSS modul L26-DR, GNSS modul LG69-T, LTE modul EG91. Všechny moduly jsou od výrobce Quectel. Každý modul je připojen k mikroprocesoru pomocí svého komunikačního rozhraní pro nezávislé ovládání každého modulu zvlášť. Dále má každý modul možnost odpojení napájení pomocí řízení tranzistorů z mikroprocesoru. Je tak možné v případě nepoužívání některého z modulů jej odpojit od napájecího napětí a šetřit tím tak baterii. Zařízení také obsahuje převodník UART na USB, pro možnost komunikace s PC, či jiným nadřazeným systémem pomocí USB rozhraní. Tuto komunikaci obsluhuje mikroprocesor. Pro LTE modul obsahuje zařízení také slot pro SIM kartu standartní velikosti a SMA anténní konektor. Pro GNSS moduly BNC konektory pro připojení GNSS antény ke každému GNSS modulu zvlášť. Je možné připojit jak aktivní, tak pasivní antény. Zařízení bylo koncipování jako přídavný prvek pro zlepšení přesnosti polohy místa sběru dat z hlavního senzorického uzlu a přidání možnost tato naměřená data odeslat přes síť LTE a internet do vzdáleného serveru případně jiného nadřazeného systému. Pro větší univerzálnost, je zařízení napájeno pouze napětím jednoho článku Li-Ion baterie – 4,2V. Proto také zařízení obsahuje ochrany a obvody pro optimální provoz baterie vzhledem k její výdrži na jedno nabití.
Czech name
Sestava senzorů pro hodnocení parametrů pěší cesty s centrálním uzlem pro sběr senzorických dat s mikrokontrolérem a GNSS modul
Czech description
Senzorický systém byl iteračně vyvíjen do současné podoby prototypu. Obsahuje snímač teploty na bázi NTC, snímač osvětlení, víceosé akcelerometry a gyroskopy typu MEMS, senzor barometrického tlaku, snímač teploty a vlhkosti, sensor Fusion, který disponuje dalším 3osým gyroskopem a 3osým akcelerometrem na stejném křemíkovém jádru spolu s integrovaným Digitálním Pohybovým Procesorem (DMP). Součástí je napájecí zdroj typu DCDC BUCK s technologií Sunchronous Rectifier pro omezení převodních ztrát a zvýšení účinnosti a prodloužení chodu na baterie. Samozřejmostí jsou ochrana proti přepólování, zkratu a přepětí. Součástí zdroje je také ochrana proti ESD a BURST výbojům. Detaily jsou na následujících obrázcích. Přídavné zařízení se k centrálnímu uzlu připojuje pomocí komunikačního rozhraní SPI pro oboustranné předávání dat. Přídavné zařízení obsahuje vstupní ochranu na napájecí větvi, zejména proti přílišnému vybití akumulátoru, proti přepólování a proti zkratu, DCDC spínaný zdroj typu BUCK, který z napájecího napětí tvoří napájecí napětí pro mikroprocesor a všechny moduly. Dále zařízení obsahuje také GNSS modul L26-DR, GNSS modul LG69-T, LTE modul EG91. Všechny moduly jsou od výrobce Quectel. Každý modul je připojen k mikroprocesoru pomocí svého komunikačního rozhraní pro nezávislé ovládání každého modulu zvlášť. Dále má každý modul možnost odpojení napájení pomocí řízení tranzistorů z mikroprocesoru. Je tak možné v případě nepoužívání některého z modulů jej odpojit od napájecího napětí a šetřit tím tak baterii. Zařízení také obsahuje převodník UART na USB, pro možnost komunikace s PC, či jiným nadřazeným systémem pomocí USB rozhraní. Tuto komunikaci obsluhuje mikroprocesor. Pro LTE modul obsahuje zařízení také slot pro SIM kartu standartní velikosti a SMA anténní konektor. Pro GNSS moduly BNC konektory pro připojení GNSS antény ke každému GNSS modulu zvlášť. Je možné připojit jak aktivní, tak pasivní antény. Zařízení bylo koncipování jako přídavný prvek pro zlepšení přesnosti polohy místa sběru dat z hlavního senzorického uzlu a přidání možnost tato naměřená data odeslat přes síť LTE a internet do vzdáleného serveru případně jiného nadřazeného systému. Pro větší univerzálnost, je zařízení napájeno pouze napětím jednoho článku Li-Ion baterie – 4,2V. Proto také zařízení obsahuje ochrany a obvody pro optimální provoz baterie vzhledem k její výdrži na jedno nabití.
Classification
Type
G<sub>funk</sub> - Functional sample
CEP classification
—
OECD FORD branch
20201 - Electrical and electronic engineering
Result continuities
Project
<a href="/en/project/CK01000190" target="_blank" >CK01000190: Sensor measurements of urban footways to support mobility of disabled people</a><br>
Continuities
P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)
Others
Publication year
2021
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data specific for result type
Internal product ID
2021-UHK-FIM-Funkcni-Vzorek-001
Numerical identification
2021-001
Technical parameters
Napájení: 4,1 V/2 A; Pracovní napětí: 3,3 V/2 A; Typ zdroje: DCDC BUCK, synchronní usměrňovač; Moduly: LTE – EG91, GNSS L26-DR, GNSS LG69-T; Připojení: SPI, IIC, UART, USB; Mikrokontrolér: ARM 32b, STM32F417VGT6
Economical parameters
Prototyp je v ceně 5 200 Kč, při výrobní sérii 100 ks klesne výrobní cena na hodnotu 3 550 Kč.
Application category by cost
—
Owner IČO
62690094
Owner name
Univerzita Hradec Králové. Fakulta informatiky a managementu
Owner country
CZ - CZECH REPUBLIC
Usage type
A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence
Licence fee requirement
Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek
Web page
—